ქიმიური რეაქციები უნდა განვასხვავოთ ბირთვული რეაქციებისგან. ქიმიური რეაქციების შედეგად, თითოეული ქიმიური ელემენტის ატომების საერთო რაოდენობა და მისი იზოტოპური შემადგენლობა არ იცვლება. ბირთვული რეაქციები სხვა საკითხია - ატომური ბირთვების გარდაქმნის პროცესები სხვა ბირთვებთან ან ელემენტარულ ნაწილაკებთან მათი ურთიერთქმედების შედეგად, მაგალითად, ალუმინის მაგნიუმად გადაქცევა:
27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 მგ + 4 2 He
ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია მრავალმხრივია, ანუ ის შეიძლება დაფუძნდეს სხვადასხვა ნიშნებზე. მაგრამ რომელიმე ამ ნიშნით შეიძლება მივაწეროთ რეაქციები როგორც არაორგანულ, ისე ორგანულ ნივთიერებებს შორის.
განვიხილოთ ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით.
I. რეაგენტების რაოდენობისა და შემადგენლობის მიხედვით
რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს ნივთიერებების შემადგენლობის შეცვლის გარეშე.
არაორგანულ ქიმიაში ასეთი რეაქციები მოიცავს ერთი ქიმიური ელემენტის ალოტროპული მოდიფიკაციების მიღების პროცესებს, მაგალითად:
C (გრაფიტი) ↔ C (ბრილიანტი)
S (რომბი) ↔ S (მონოკლინიკური)
R (თეთრი) ↔ R (წითელი)
Sn (თეთრი თუნუქის) ↔ Sn (ნაცრისფერი თუნუქის)
3O 2 (ჟანგბადი) ↔ 2O 3 (ოზონი)
ორგანულ ქიმიაში, ამ ტიპის რეაქციები შეიძლება მოიცავდეს იზომერიზაციის რეაქციებს, რომლებიც წარმოიქმნება ნივთიერებების მოლეკულების არა მხოლოდ თვისებრივი, არამედ რაოდენობრივი შემადგენლობის შეცვლის გარეშე, მაგალითად:
1. ალკანების იზომერიზაცია.
ალკანების იზომერიზაციის რეაქციას დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს, ვინაიდან იზოსტრუქტურის ნახშირწყალბადებს აქვთ აფეთქების უფრო დაბალი უნარი.
2. ალკენების იზომერიზაცია.
3. ალკინების იზომერიზაცია (A. E. Favorsky-ის რეაქცია).
CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3
ეთილაცეტილენის დიმეთილაცეტილენი
4. ჰალოალკანების იზომერიზაცია (A. E. Favorsky, 1907).
5. ამონიუმის ციანიტის იზომერიზაცია გაცხელებისას.
პირველად შარდოვანა სინთეზირდა ფ. უელერის მიერ 1828 წელს ამონიუმის ციანატის იზომერიზაციით გაცხელებისას.
რეაქციები, რომლებიც თან ახლავს ნივთიერების შემადგენლობის ცვლილებას
ასეთი რეაქციების ოთხი ტიპი არსებობს: ნაერთები, დაშლა, ჩანაცვლება და გაცვლა.
1. შეერთების რეაქციები არის ისეთი რეაქციები, რომლებშიც ერთი რთული ნივთიერება წარმოიქმნება ორი ან მეტი ნივთიერებისგან
არაორგანულ ქიმიაში შეიძლება ჩაითვალოს ნაერთის რეაქციების მთელი მრავალფეროვნება, მაგალითად, გოგირდის მჟავას მიღების რეაქციების მაგალითის გამოყენებით:
1. გოგირდის ოქსიდის (IV) მიღება:
S + O 2 \u003d SO - ერთი რთული ნივთიერება იქმნება ორი მარტივი ნივთიერებისგან.
2. გოგირდის ოქსიდის (VI) მიღება:
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - მარტივი და რთული ნივთიერებისგან წარმოიქმნება ერთი რთული ნივთიერება.
3. გოგირდმჟავას მიღება:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - ერთი კომპლექსი იქმნება ორი რთული ნივთიერებისგან.
ნაერთის რეაქციის მაგალითი, რომელშიც ერთი რთული ნივთიერება წარმოიქმნება ორზე მეტი საწყისი მასალისგან, არის აზოტის მჟავის წარმოების საბოლოო ეტაპი:
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3
ორგანულ ქიმიაში ნაერთების რეაქციებს ჩვეულებრივ უწოდებენ "დამატების რეაქციებს". ასეთი რეაქციების მთელი მრავალფეროვნება შეიძლება ჩაითვალოს რეაქციების ბლოკის მაგალითზე, რომელიც ახასიათებს უჯერი ნივთიერებების თვისებებს, მაგალითად, ეთილენს:
1. ჰიდროგენიზაციის რეაქცია - წყალბადის დამატება:
CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
ეთენი → ეთანი
2. ჰიდრატაციის რეაქცია - წყლის დამატება.
3. პოლიმერიზაციის რეაქცია.
2. დაშლის რეაქციები არის ისეთი რეაქციები, როდესაც ერთი რთული ნივთიერებისგან წარმოიქმნება რამდენიმე ახალი ნივთიერება.
არაორგანულ ქიმიაში, ასეთი რეაქციების მთელი მრავალფეროვნება შეიძლება ჩაითვალოს რეაქციების ბლოკში ჟანგბადის მისაღებად ლაბორატორიული მეთოდებით:
1. ვერცხლისწყლის (II) ოქსიდის დაშლა - ერთი რთული ნივთიერებისგან წარმოიქმნება ორი მარტივი.
2. კალიუმის ნიტრატის დაშლა - ერთი რთული ნივთიერებისგან წარმოიქმნება ერთი მარტივი და ერთი რთული.
3. კალიუმის პერმანგანატის დაშლა - ერთი რთული ნივთიერებისგან წარმოიქმნება ორი რთული და ერთი მარტივი, ანუ სამი ახალი ნივთიერება.
ორგანულ ქიმიაში, დაშლის რეაქციები შეიძლება ჩაითვალოს ლაბორატორიაში და ინდუსტრიაში ეთილენის წარმოებისთვის რეაქციების ბლოკზე:
1. ეთანოლის გაუწყლოების (წყლის გაყოფის) რეაქცია:
C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
2. ეთანის დეჰიდროგენაციის რეაქცია (წყალბადის გაყოფა):
CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2
ან CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2
3. პროპანის კრეკინგის რეაქცია (გაყოფა):
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4
3. ჩანაცვლების რეაქციები არის ისეთი რეაქციები, რის შედეგადაც მარტივი ნივთიერების ატომები ცვლის ელემენტის ატომებს რთულ ნივთიერებაში.
არაორგანულ ქიმიაში, ასეთი პროცესების მაგალითია რეაქციების ბლოკი, რომელიც ახასიათებს, მაგალითად, ლითონების თვისებებს:
1. ტუტე ან მიწის ტუტე ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან:
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
2. ლითონების ურთიერთქმედება ხსნარში მჟავებთან:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3. ლითონების ურთიერთქმედება მარილებთან ხსნარში:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4. მეტალთერმია:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr
ორგანული ქიმიის შესწავლის საგანია არა მარტივი ნივთიერებები, არამედ მხოლოდ ნაერთები. ამიტომ, როგორც ჩანაცვლების რეაქციის მაგალითი, ჩვენ ვაძლევთ გაჯერებული ნაერთების, კერძოდ მეთანის ყველაზე დამახასიათებელ თვისებას, მისი წყალბადის ატომების ჰალოგენის ატომებით ჩანაცვლების უნარს. კიდევ ერთი მაგალითია არომატული ნაერთის (ბენზოლი, ტოლუოლი, ანილინი) ბრომიაცია.
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
ბენზოლი → ბრომბენზოლი
ყურადღება მივაქციოთ ორგანულ ნივთიერებებში ჩანაცვლებითი რეაქციის თავისებურებას: ასეთი რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება არა მარტივი და რთული ნივთიერება, როგორც არაორგანულ ქიმიაში, არამედ ორი რთული ნივთიერება.
ორგანულ ქიმიაში, ჩანაცვლების რეაქციები ასევე მოიცავს ზოგიერთ რეაქციას ორ რთულ ნივთიერებას შორის, მაგალითად, ბენზოლის ნიტრაცია. ეს ფორმალურად გაცვლითი რეაქციაა. ის ფაქტი, რომ ეს არის ჩანაცვლების რეაქცია, ცხადი ხდება მხოლოდ მისი მექანიზმის განხილვისას.
4. გაცვლითი რეაქციები არის ისეთი რეაქციები, რომლებშიც ორი რთული ნივთიერება ცვლის თავის შემადგენელ ნაწილებს
ეს რეაქციები ახასიათებს ელექტროლიტების თვისებებს და მიმდინარეობს ხსნარებში ბერტოლეტის წესის მიხედვით, ანუ მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ შედეგად წარმოიქმნება ნალექი, გაზი ან დაბალი დისოციაციური ნივთიერება (მაგალითად, H 2 O).
არაორგანულ ქიმიაში ეს შეიძლება იყოს რეაქციების ბლოკი, რომელიც ახასიათებს, მაგალითად, ტუტეების თვისებებს:
1. ნეიტრალიზაციის რეაქცია, რომელიც მიდის მარილისა და წყლის წარმოქმნასთან.
2. რეაქცია ტუტესა და მარილს შორის, რომელიც მიდის გაზის წარმოქმნასთან.
3. რეაქცია ტუტესა და მარილს შორის, რომელიც თან ახლავს ნალექის წარმოქმნას:
СuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4
ან იონური ფორმით:
Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2
ორგანულ ქიმიაში შეიძლება განვიხილოთ რეაქციების ბლოკი, რომელიც ახასიათებს, მაგალითად, ძმარმჟავას თვისებებს:
1. რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს სუსტი ელექტროლიტის წარმოქმნით - H 2 O:
CH 3 COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O
2. რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს გაზის წარმოქმნასთან:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს ნალექის წარმოქმნით:
2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
II. ქიმიური ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის შეცვლით, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებებს
ამის საფუძველზე გამოირჩევა შემდეგი რეაქციები:
1. რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილებით, ან რედოქსული რეაქციები.
ეს მოიცავს ბევრ რეაქციას, მათ შორის ყველა ჩანაცვლების რეაქციას, ასევე კომბინაციისა და დაშლის იმ რეაქციებს, რომლებშიც სულ მცირე ერთი მარტივი ნივთიერება მონაწილეობს, მაგალითად:
1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2
2. 2მგ 0 + ო 0 2 = მგ +2 ო -2
რთული რედოქსის რეაქციები შედგენილია ელექტრონული ბალანსის მეთოდით.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
ორგანულ ქიმიაში, ალდეჰიდების თვისებები შეიძლება იყოს რედოქსული რეაქციების ნათელი მაგალითი.
1. ისინი მცირდება შესაბამის სპირტებზე:
ალდეციდები იჟანგება შესაბამის მჟავებამდე:
2. რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს ქიმიური ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის შეცვლის გარეშე.
ეს მოიცავს, მაგალითად, ყველა იონგაცვლის რეაქციას, ისევე როგორც ბევრ ნაერთ რეაქციას, მრავალ დაშლის რეაქციას, ესტერიფიკაციის რეაქციას:
HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O
III. თერმული ეფექტით
თერმული ეფექტის მიხედვით, რეაქციები იყოფა ეგზოთერმულად და ენდოთერმულად.
1. ეგზოთერმული რეაქციები მიმდინარეობს ენერგიის გამოყოფით.
ეს მოიცავს თითქმის ყველა ნაერთ რეაქციას. იშვიათი გამონაკლისია აზოტისა და ჟანგბადისგან აზოტის ოქსიდის (II) სინთეზის ენდოთერმული რეაქციები და აირისებრი წყალბადის რეაქცია მყარ იოდთან.
ეგზოთერმული რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს სინათლის გათავისუფლებით, მოხსენიებულია როგორც წვის რეაქციები. ეთილენის ჰიდროგენიზაცია ეგზოთერმული რეაქციის მაგალითია. ის მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზე.
2. ენდოთერმული რეაქციები მიმდინარეობს ენერგიის შთანთქმით.
ცხადია, თითქმის ყველა დაშლის რეაქცია მათზე ვრცელდება, მაგალითად:
1. კირქვის კალცინაცია
2. ბუტანის კრეკინგი
რეაქციის შედეგად გამოთავისუფლებულ ან შთანთქმულ ენერგიას ეწოდება რეაქციის თერმული ეფექტი, ხოლო ქიმიური რეაქციის განტოლებას, რომელიც მიუთითებს ამ ეფექტზე, ეწოდება თერმოქიმიური განტოლება:
H 2 (გ) + C 12 (გ) \u003d 2HC 1 (გ) + 92,3 კჯ
N 2 (გ) + O 2 (გ) \u003d 2NO (გ) - 90,4 კჯ
IV. რეაქტიული ნივთიერებების აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით (ფაზის შემადგენლობა)
რეაქტიული ნივთიერებების აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით გამოირჩევა:
1. ჰეტეროგენული რეაქციები – რეაქციები, რომლებშიც რეაქტიული ნივთიერებები და რეაქციის პროდუქტები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაშია (სხვადასხვა ფაზაში).
2. ჰომოგენური რეაქციები – რეაქციები, რომლებშიც რეაქტიული ნივთიერებები და რეაქციის პროდუქტები აგრეგაციის ერთსა და იმავე მდგომარეობაშია (ერთ ფაზაში).
V. კატალიზატორის მონაწილეობის მიხედვით
კატალიზატორის მონაწილეობით არის:
1. არაკატალიზური რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს კატალიზატორის მონაწილეობის გარეშე.
2. კატალიზატორის მონაწილეობით მიმდინარე კატალიზური რეაქციები. ვინაიდან ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში მიმდინარე ყველა ბიოქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ცილოვანი ბუნების სპეციალური ბიოლოგიური კატალიზატორების - ფერმენტების მონაწილეობით, ისინი ყველა კატალიზურია ან, უფრო სწორად, ფერმენტული. აღსანიშნავია, რომ ქიმიური მრეწველობის 70%-ზე მეტი იყენებს კატალიზატორებს.
VI. მიმართ
მიმართულების მიხედვით არის:
1. შეუქცევადი რეაქციები მოცემულ პირობებში მიმდინარეობს მხოლოდ ერთი მიმართულებით. ეს მოიცავს ყველა გაცვლის რეაქციას, რომელსაც თან ახლავს ნალექის, გაზის ან დაბალი დისოციაციური ნივთიერების (წყალი) წარმოქმნა და წვის ყველა რეაქცია.
2. შექცევადი რეაქციები მოცემულ პირობებში მიმდინარეობს ერთდროულად ორი საპირისპირო მიმართულებით. ამ რეაქციების უმეტესობა არის.
ორგანულ ქიმიაში შექცევადობის ნიშანი აისახება სახელებში - პროცესების ანტონიმებში:
ჰიდროგენიზაცია - გაუწყლოება,
ჰიდრატაცია - დეჰიდრატაცია,
პოლიმერიზაცია - დეპოლიმერიზაცია.
ყველა ესტერიფიკაციის რეაქცია შექცევადია (საპირისპირო პროცესს, როგორც მოგეხსენებათ, ჰიდროლიზი ეწოდება) და ცილების, ეთერების, ნახშირწყლების, პოლინუკლეოტიდების ჰიდროლიზი. ამ პროცესების შექცევადობა საფუძვლად უდევს ცოცხალი ორგანიზმის უმნიშვნელოვანეს თვისებას - მეტაბოლიზმს.
VII. ნაკადის მექანიზმის მიხედვით გამოირჩევა:
1. რადიკალებსა და რეაქციის დროს წარმოქმნილ მოლეკულებს შორის მიმდინარეობს რადიკალური რეაქციები.
როგორც უკვე იცით, ყველა რეაქციაში იშლება ძველი ქიმიური ბმები და წარმოიქმნება ახალი ქიმიური ბმები. საწყისი ნივთიერების მოლეკულებში ბმის გაწყვეტის მეთოდი განსაზღვრავს რეაქციის მექანიზმს (გზას). თუ ნივთიერება წარმოიქმნება კოვალენტური კავშირის გამო, მაშინ ამ კავშირის გაწყვეტის ორი გზა შეიძლება იყოს: ჰემოლიზური და ჰეტეროლიზური. მაგალითად, Cl 2, CH 4 და ა.შ. მოლეკულებისთვის, ხდება ობლიგაციების ჰემოლიზური რღვევა, ეს გამოიწვევს ნაწილაკების წარმოქმნას დაუწყვილებელი ელექტრონებით, ანუ თავისუფალი რადიკალებით.
რადიკალები ყველაზე ხშირად წარმოიქმნება ობლიგაციების გაწყვეტისას, რომლებშიც საზიარო ელექტრონული წყვილი ნაწილდება დაახლოებით თანაბრად ატომებს შორის (არაპოლარული კოვალენტური ბმა), მაგრამ მრავალი პოლარული ბმა ასევე შეიძლება დაირღვეს ანალოგიურად, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს გაზის ფაზაში და სინათლის გავლენის ქვეშ, როგორც, მაგალითად, ზემოთ განხილული პროცესების შემთხვევაში - C 12 და CH 4 - ურთიერთქმედება. რადიკალები ძალიან რეაქტიულები არიან, რადგან ისინი მიდრეკილნი არიან დაასრულონ თავიანთი ელექტრონული ფენა სხვა ატომიდან ან მოლეკულიდან ელექტრონის აღებით. მაგალითად, როდესაც ქლორის რადიკალი ეჯახება წყალბადის მოლეკულას, ის არღვევს საერთო ელექტრონულ წყვილს, რომელიც აკავშირებს წყალბადის ატომებს და ქმნის კოვალენტურ კავშირს წყალბადის ერთ-ერთ ატომთან. მეორე წყალბადის ატომი, რადიკალი ხდება, ქმნის საერთო ელექტრონულ წყვილს ქლორის ატომის დაუწყვილებელ ელექტრონთან კოლაფსირებული Cl 2 მოლეკულიდან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ქლორის რადიკალი, რომელიც თავს ესხმის წყალბადის ახალ მოლეკულას და ა.შ.
რეაქციებს, რომლებიც თანმიმდევრული გარდაქმნების ჯაჭვს წარმოადგენს, ჯაჭვურ რეაქციებს უწოდებენ. ჯაჭვური რეაქციების თეორიის განვითარებისთვის ნობელის პრემია მიენიჭა ორ გამოჩენილ ქიმიკოსს - ჩვენს თანამემამულე ნ.ნ. სემენოვს და ინგლისელს ს.ა. ჰინშელვუდს.
ჩანაცვლების რეაქცია ქლორსა და მეთანს შორის ანალოგიურად მიმდინარეობს:
რადიკალური მექანიზმით მიმდინარეობს ორგანული და არაორგანული ნივთიერებების წვის რეაქციების უმეტესობა, წყლის, ამიაკის სინთეზი, ეთილენის, ვინილის ქლორიდის პოლიმერიზაცია და ა.შ.
2. იონური რეაქციები მიმდინარეობს უკვე არსებულ ან რეაქციის დროს წარმოქმნილ იონებს შორის.
ტიპიური იონური რეაქციები არის ურთიერთქმედება ელექტროლიტებს შორის ხსნარში. იონები წარმოიქმნება არა მხოლოდ ხსნარებში ელექტროლიტების დისოციაციის დროს, არამედ ელექტრული გამონადენის, გათბობის ან გამოსხივების ზემოქმედებით. მაგალითად, γ-სხივები გარდაქმნის წყლისა და მეთანის მოლეკულებს მოლეკულურ იონებად.
სხვა იონური მექანიზმის მიხედვით ხდება წყალბადის ჰალოგენების, წყალბადის, ჰალოგენების ალკენებში დამატების, სპირტების დაჟანგვისა და გაუწყლოების რეაქციები, სპირტის ჰიდროქსილის ჰალოგენით ჩანაცვლება; ალდეჰიდების და მჟავების თვისებების დამახასიათებელი რეაქციები. იონები ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება კოვალენტური პოლარული ბმების ჰეტეროლიზური რღვევით.
VIII. ენერგიის ტიპის მიხედვით
რეაქციის დაწყებისას არის:
1. ფოტოქიმიური რეაქციები. ისინი იწყებენ სინათლის ენერგიას. HCl-ის სინთეზის ზემოაღნიშნული ფოტოქიმიური პროცესების ან მეთანის ქლორთან რეაქციის გარდა, ისინი მოიცავს ტროპოსფეროში ოზონის წარმოებას, როგორც მეორადი ატმოსფერული დამაბინძურებლის სახით. ამ შემთხვევაში, აზოტის ოქსიდი (IV) მოქმედებს როგორც პირველადი, რომელიც ქმნის ჟანგბადის რადიკალებს სინათლის მოქმედებით. ეს რადიკალები ურთიერთქმედებენ ჟანგბადის მოლეკულებთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ოზონი.
ოზონის ფორმირება გრძელდება მანამ, სანამ საკმარისი სინათლეა, რადგან NO-ს შეუძლია ურთიერთქმედება ჟანგბადის მოლეკულებთან და შექმნას იგივე NO 2. ოზონის და ჰაერის სხვა მეორადი დამაბინძურებლების დაგროვებამ შეიძლება გამოიწვიოს ფოტოქიმიური სმოგი.
ამ ტიპის რეაქცია ასევე მოიცავს ყველაზე მნიშვნელოვან პროცესს, რომელიც ხდება მცენარეთა უჯრედებში - ფოტოსინთეზს, რომლის სახელიც თავისთავად მეტყველებს.
2. რადიაციული რეაქციები. ისინი იწყებენ მაღალი ენერგიის გამოსხივებას - რენტგენის სხივებს, ბირთვულ გამოსხივებას (γ-სხივები, a-ნაწილაკები - He 2+ და სხვ.). რადიაციული რეაქციების დახმარებით ტარდება ძალიან სწრაფი რადიოპოლიმერიზაცია, რადიოლიზი (რადიაციული დაშლა) და სხვ.
მაგალითად, ბენზოლისგან ფენოლის ორეტაპიანი წარმოების ნაცვლად, მისი მიღება შესაძლებელია ბენზოლის წყალთან ურთიერთქმედებით რადიაციის მოქმედებით. ამ შემთხვევაში, რადიკალები [OH] და [H] წარმოიქმნება წყლის მოლეკულებისგან, რომლებთანაც ბენზოლი რეაგირებს ფენოლზე:
C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
რეზინის ვულკანიზაცია შეიძლება განხორციელდეს გოგირდის გარეშე რადიოვულკანიზაციის გამოყენებით და შედეგად მიღებული რეზინი არ იქნება უარესი ვიდრე ტრადიციული რეზინი.
3. ელექტროქიმიური რეაქციები. ისინი იწყებენ ელექტრული დენით. თქვენთვის კარგად ცნობილი ელექტროლიზის რეაქციების გარდა, ჩვენ ასევე მივუთითებთ ელექტროსინთეზის რეაქციებს, მაგალითად, არაორგანული ოქსიდანტების სამრეწველო წარმოების რეაქციებს.
4. თერმოქიმიური რეაქციები. ისინი იწყებენ თერმული ენერგიით. ეს მოიცავს ყველა ენდოთერმულ რეაქციას და ბევრ ეგზოთერმულ რეაქციას, რომელიც მოითხოვს სითბოს თავდაპირველ მიწოდებას, ანუ პროცესის დაწყებას.
ქიმიური რეაქციების ზემოაღნიშნული კლასიფიკაცია ასახულია დიაგრამაზე.
ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია, ისევე როგორც ყველა სხვა კლასიფიკაცია, პირობითია. მეცნიერები შეთანხმდნენ, რომ რეაქციები დაყვეს გარკვეულ ტიპებად, მათ მიერ გამოვლენილი ნიშნების მიხედვით. მაგრამ ქიმიური გარდაქმნების უმეტესობა შეიძლება მიეკუთვნებოდეს სხვადასხვა ტიპებს. მაგალითად, დავახასიათოთ ამიაკის სინთეზის პროცესი.
ეს არის ნაერთი რეაქცია, რედოქსი, ეგზოთერმული, შექცევადი, კატალიზური, ჰეტეროგენული (უფრო ზუსტად, ჰეტეროგენული კატალიზური), რომელიც მიმდინარეობს სისტემაში წნევის დაქვეითებით. პროცესის წარმატებით სამართავად, გათვალისწინებული უნდა იყოს ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ინფორმაცია. სპეციფიკური ქიმიური რეაქცია ყოველთვის მრავალხარისხოვანია, იგი ხასიათდება განსხვავებული მახასიათებლებით.
სამრეწველო ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესების ძირითადი ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია
ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესი და მისი შინაარსი
ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესი არის ოპერაციების ერთობლიობა, რომელიც შესაძლებელს ხდის მიზნობრივი პროდუქტის მიღებას ნედლიდან. ყველა ეს ოპერაცია არის სამი ძირითადი ეტაპის ნაწილი, რომელიც დამახასიათებელია თითქმის ყველა ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესისთვის.
პირველ ეტაპზე ტარდება ოპერაციები, რომლებიც აუცილებელია ქიმიური რეაქციისთვის საწყისი რეაგენტების მოსამზადებლად. რეაგენტები გადადის, კერძოდ, ყველაზე რეაქტიულ მდგომარეობაში. მაგალითად, ცნობილია, რომ ქიმიური რეაქციების სიჩქარე ძლიერ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე, ამიტომ ხშირად რეაგენტები თბება რეაქციამდე. აირისებრი ნედლეული ექვემდებარება შეკუმშვას გარკვეულ წნევაზე, რათა გაზარდოს პროცესის ეფექტურობა და შემცირდეს აღჭურვილობის ზომა. გვერდითი ეფექტების აღმოსაფხვრელად და მაღალი ხარისხის პროდუქტის მიღების მიზნით, ნედლეულის გაწმენდა ხდება უცხო მინარევებისაგან ფიზიკური თვისებების განსხვავებაზე დაფუძნებული მეთოდების გამოყენებით (სხვადასხვა გამხსნელებში ხსნადობა, სიმკვრივე, კონდენსაციის და კრისტალიზაციის ტემპერატურა და ა.შ.). ნედლეულისა და რეაქციული ნარევების გაწმენდისას ფართოდ გამოიყენება სითბოს და მასის გადაცემის ფენომენები, ჰიდრომექანიკური პროცესები. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქიმიური წმენდის მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ქიმიურ რეაქციებს, რის შედეგადაც არასაჭირო მინარევები გარდაიქმნება ადვილად გასაყოფად ნივთიერებებად.
შემდეგ ეტაპზე სათანადოდ მომზადებული რეაგენტები ექვემდებარება ქიმიურ ურთიერთქმედებას, რომელიც შეიძლება შედგებოდეს რამდენიმე ეტაპისგან. ამ ეტაპებს შორის ინტერვალებში ზოგჯერ საჭიროა სითბოს და მასის გადაცემის და სხვა ფიზიკური პროცესების ხელახლა გამოყენება. მაგალითად, გოგირდის მჟავას წარმოებისას გოგირდის დიოქსიდი ნაწილობრივ იჟანგება ტრიოქსიდად, შემდეგ სარეაქციო ნარევს აცივებენ, გოგირდის ტრიოქსიდს აშორებენ მისგან შთანთქმის გზით და კვლავ მიმართავენ დაჟანგვას.
ქიმიური რეაქციების შედეგად მიიღება პროდუქტების (სამიზნე, სუბპროდუქტები, სუბპროდუქტები) და არარეაგირებული რეაგენტების ნარევი. ბოლო ეტაპის საბოლოო ოპერაციები დაკავშირებულია ამ ნარევის გამოყოფასთან, რისთვისაც კვლავ გამოიყენება ჰიდრომექანიკური, სითბოს და მასის გადაცემის პროცესები, მაგალითად: ფილტრაცია, ცენტრიფუგაცია, რექტიფიკაცია, შთანთქმა, ექსტრაქცია და ა.შ. რეაქციის პროდუქტები იგზავნება ქ. მზა პროდუქტის საწყობი ან შემდგომი გადამუშავებისთვის; არარეაგირებულ ნედლეულს ხელახლა იყენებენ პროცესში, აწყობენ მის გადამუშავებას.
ყველა ეტაპზე და განსაკუთრებით დასკვნით ეტაპზე მიმდინარეობს მეორადი მატერიალური და ენერგეტიკული რესურსების აღდგენაც. გარემოში შემავალი აირისებრი და თხევადი ნივთიერებების ნაკადები ექვემდებარება გაწმენდას და განეიტრალებას საშიში მინარევებისაგან. მყარი ნარჩენები ან იგზავნება შემდგომი გადამუშავებისთვის, ან მოთავსებულია შესანახად ეკოლოგიურად სუფთა პირობებში.
ამრიგად, ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესი მთლიანობაში არის რთული სისტემა, რომელიც შედგება ერთიანი ურთიერთდაკავშირებული პროცესებისგან (ელემენტებისგან) და ურთიერთქმედებს გარემოსთან.
ქიმიურ-ტექნოლოგიური სისტემის ელემენტებია სითბოს და მასის გადაცემის ზემოაღნიშნული პროცესები, ჰიდრომექანიკური, ქიმიური და ა.შ. ისინი განიხილება ქიმიური ტექნოლოგიის ცალკეულ პროცესებად.
რთული ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესის მნიშვნელოვანი ქვესისტემაა ქიმიური პროცესი.
ქიმიური პროცესი არის ერთი ან მეტი ქიმიური რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს სითბოს, მასის და იმპულსის გადაცემის ფენომენი, რომელიც გავლენას ახდენს როგორც ერთმანეთზე, ასევე ქიმიური რეაქციის მიმდინარეობაზე.
ცალკეული პროცესების ანალიზი, მათი ურთიერთგავლენა საშუალებას გვაძლევს განვავითაროთ ტექნოლოგიური რეჟიმი.
ტექნოლოგიური რეჟიმი არის ტექნოლოგიური პარამეტრების ერთობლიობა (ტემპერატურა, წნევა, რეაგენტების კონცენტრაცია და ა.შ.), რომელიც განსაზღვრავს აპარატის ან აპარატების სისტემის (ტექნოლოგიური სქემა) მუშაობის პირობებს.
პროცესის ოპტიმალური პირობები არის ძირითადი პარამეტრების ერთობლიობა (ტემპერატურა, წნევა, საწყისი რეაქციის ნარევის შემადგენლობა და ა. პირობები ნედლეულისა და ენერგიის რაციონალური გამოყენებისა და გარემოსთვის შესაძლო ზიანის მინიმიზაციისათვის.გარემო.
ცალკეული პროცესები მიმდინარეობს სხვადასხვა აპარატებში - ქიმიური რეაქტორები, შთანთქმის და დისტილაციის სვეტები, სითბოს გადამცვლელები და ა.შ. ცალკეული აპარატები დაკავშირებულია პროცესის ნაკადის დიაგრამაში.
ტექნოლოგიური სქემა არის ერთჯერადი მოწყობილობების რაციონალურად აგებული სისტემა, რომლებიც დაკავშირებულია სხვადასხვა ტიპის კავშირებით (პირდაპირი, უკუ, სერიული, პარალელური), რომელიც საშუალებას იძლევა მიიღოთ მოცემული ხარისხის პროდუქტი ბუნებრივი ნედლეულიდან ან ნახევარფაბრიკატიდან.
ტექნოლოგიური სქემები ღია და დახურულია, შეიძლება შეიცავდეს შემოვლითი (შემოვლითი) ნაკადებს და გადამუშავებას, რაც შესაძლებელს ხდის მთლიანობაში ქიმიურ-ტექნოლოგიური სისტემის ეფექტურობის გაზრდას.
რაციონალური ტექნოლოგიური სქემის შემუშავება და აგება ქიმიური ტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი ამოცანაა.
სამრეწველო ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესების ძირითადი ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია
თანამედროვე ქიმიაში ცნობილია სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების დიდი რაოდენობა. ბევრი მათგანი ხორციელდება სამრეწველო ქიმიურ რეაქტორებში და, შესაბამისად, ხდება ქიმიური ინჟინერიის შესწავლის ობიექტი.
ბუნებით ახლო ფენომენების შესწავლის გასაადვილებლად, მეცნიერებაში ჩვეულებრივია მათი კლასიფიკაცია საერთო მახასიათებლების მიხედვით. იმისდა მიხედვით, თუ რა ნიშნებია მიღებული, როგორც საფუძველი, არსებობს ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაციის რამდენიმე ტიპი.
კლასიფიკაციის მნიშვნელოვანი ტიპია კლასიფიკაცია რეაქციის მექანიზმი.არსებობს მარტივი (ერთსაფეხურიანი) და რთული (მრავალსაფეხურიანი) რეაქციები, კერძოდ, პარალელური, თანმიმდევრული და რიგით-პარალელური.
მარტივი რეაქციები ეწოდება, რომელთა განსახორციელებლად საჭიროა მხოლოდ ერთი ენერგეტიკული ბარიერის (ერთი ეტაპის) გადალახვა.
რთული რეაქციები მოიცავს რამდენიმე პარალელურ ან თანმიმდევრულ საფეხურს (მარტივი რეაქციები).
რეალური ერთსაფეხურიანი რეაქციები ძალზე იშვიათია. თუმცა, ზოგიერთი რთული რეაქცია, რომელიც გადის შუალედური ეტაპების სერიას, მოხერხებულად შეიძლება ჩაითვალოს ფორმალურად მარტივი. ეს შესაძლებელია იმ შემთხვევებში, როდესაც შუალედური რეაქციის პროდუქტები არ არის გამოვლენილი განსახილველი პრობლემის პირობებში.
რეაქციის კლასიფიკაცია მოლეკულაციითითვალისწინებს რამდენი მოლეკულა მონაწილეობს რეაქციის ელემენტარულ აქტში; განასხვავებენ მონო-, ბი- და ტრიმოლეკულურ რეაქციებს.
კინეტიკური განტოლების ფორმა (რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაგენტების კონცენტრაციაზე) შესაძლებელს ხდის კლასიფიცირებას რეაქციის მიხედვით.რეაქციის თანმიმდევრობა არის კინეტიკურ განტოლებაში რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციების მაჩვენებლების ჯამი. არის პირველი, მეორე, მესამე, წილადი რიგის რეაქციები.
ასევე არის ქიმიური რეაქციები თერმული ეფექტით.როდესაც ხდება ეგზოთერმული რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს სითბოს გამოყოფა ( ქ> 0), რეაქციის სისტემის ენთალპია მცირდება ( ∆H < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (ქ< 0), რეაქციის სისტემის ენთალპია იზრდება ( ∆H> 0).
ქიმიური რეაქტორის დიზაინისა და პროცესის კონტროლის მეთოდების არჩევისთვის აუცილებელია ფაზის შემადგენლობარეაქციის სისტემა.
იმისდა მიხედვით, თუ რამდენი (ერთი ან მეტი) ფაზა ქმნის საწყის რეაგენტებსა და რეაქციის პროდუქტებს, ქიმიური რეაქციები იყოფა ჰომოფაზურ და ჰეტეროფაზიებად.
ჰომოფაზური რეაქციები არის ის, რომლებშიც რეაგენტები, სტაბილური შუალედური ნივთიერებები და რეაქციის პროდუქტები ერთსა და იმავე ფაზაშია.
რეაქციებს უწოდებენ ჰეტეროფაზიურს, რომელშიც საწყისი რეაგენტები, სტაბილური შუალედური ნივთიერებები და რეაქციის პროდუქტები ქმნიან ერთზე მეტ ფაზას.
დამოკიდებულია იმაზე გაჟონვის ზონებირეაქციები იყოფა ერთგვაროვან და ჰეტეროგენულ რეაქციებად.
"ჰომოგენური" და "ჰეტეროგენული" რეაქციების ცნებები არ ემთხვევა "ჰომოფაზიური" და "ჰეტეროფაზური" პროცესების ცნებებს. რეაქციის ერთგვაროვნება და ჰეტეროგენულობა გარკვეულწილად ასახავს მის მექანიზმს: მიმდინარეობს რეაქცია ერთი ფაზის მოცულობით თუ ფაზის ინტერფეისზე. პროცესის ჰომოფაზური და ჰეტეროფაზიური ბუნება მხოლოდ რეაქციის მონაწილეთა ფაზური შემადგენლობის განსჯას იძლევა.
ერთგვაროვანი რეაქციების შემთხვევაში, რეაგენტები და პროდუქტები ერთსა და იმავე ფაზაშია (თხევადი ან აირისებრი) და რეაქცია მიმდინარეობს ამ ფაზის მოცულობით. მაგალითად, აზოტის ოქსიდის დაჟანგვა ატმოსფერული ჟანგბადით აზოტის მჟავას წარმოებისას არის გაზის ფაზის რეაქცია, ხოლო ესტერიფიკაციის რეაქციები (ორგანული მჟავებიდან და სპირტებისგან ეთერების მიღება) თხევადი ფაზაა.
ჰეტეროგენული რეაქციების წარმოშობისას, ერთ-ერთი რეაგენტი ან პროდუქტი მაინც იმყოფება ფაზურ მდგომარეობაში, რომელიც განსხვავდება სხვა მონაწილეების ფაზური მდგომარეობისაგან და მისი გაანალიზებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ფაზის ინტერფეისი. მაგალითად, მჟავის ნეიტრალიზაცია ტუტესთან არის ჰომოფაზური ერთგვაროვანი პროცესი. ამიაკის კატალიზური სინთეზი არის ჰომოფაზური ჰეტეროგენული პროცესი. თხევად ფაზაში ნახშირწყალბადების დაჟანგვა აირისებრი ჟანგბადით ჰეტეროფაზიური პროცესია, მაგრამ მიმდინარე ქიმიური რეაქცია ერთგვაროვანია. ცაცხვის CaO + H 2 O Ca (OH) 2 ჩაქრობა, რომელშიც რეაქციის სამივე მონაწილე ქმნის ცალკეულ ფაზებს და რეაქცია მიმდინარეობს წყლისა და კალციუმის ოქსიდის ინტერფეისზე, არის ჰეტეროფაზის ჰეტეროგენული პროცესი.
იმისდა მიხედვით, გამოიყენება თუ არა სპეციალური ნივთიერებები, კატალიზატორები, რეაქციის სიჩქარის შესაცვლელად, ისინი განასხვავებენ კატალიზურიდა არა კატალიზურირეაქციები და შესაბამისად ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესები. ქიმიური რეაქციების აბსოლუტური უმრავლესობა, რომლებზეც დაფუძნებულია სამრეწველო ქიმიურ-ტექნოლოგიური პროცესები, არის კატალიზური რეაქციები.
დღემდე, არ არსებობს კარგად ჩამოყალიბებული კლასიფიკაცია ქიმიური პროცესებიტექნოლოგია. მათი გაერთიანება პრაქტიკულად მიზანშეწონილია პროცესების მიმდინარეობის დამახასიათებელი ძირითადი შაბლონებიდან გამომდინარე შემდეგი ჯგუფები:
ჰიდროდინამიკური პროცესები; მოიცავს სითხეების მოძრაობას, სუსპენზიების გამოყოფას, შერევას. თხევადი რეაგენტებისა და შუალედური პროდუქტების გადასაადგილებლად გამოიყენება სხვადასხვა ტუმბოები: დგუში, ცენტრიფუგა, ჭავლური და ა.შ. სუსპენზიების გამოყოფა ხდება ჩალაგებით, გაფილტვრით.
2 თერმული პროცესები; თერმოდინამიკური სისტემის მაკროსკოპული მდგომარეობის ცვლილება.
3 დიფუზიური პროცესები; თერმოდინამიკური სისტემის მაკროსკოპული მდგომარეობის ცვლილება.
სისტემას, რომელშიც მიმდინარეობს თერმული პროცესი, ეწოდება სამუშაო სითხე.
თერმული პროცესები შეიძლება დაიყოს წონასწორულ და არაბალანსებულად. წონასწორობა არის პროცესი, რომელშიც ყველა მდგომარეობა, რომლითაც სისტემა გადის, არის წონასწორობის მდგომარეობა.
თერმული პროცესები შეიძლება დაიყოს შექცევად და შეუქცევად. პროცესს უწოდებენ შექცევადს, თუ ის შეიძლება განხორციელდეს საპირისპირო მიმართულებით ყველა ერთი და იგივე შუალედური მდგომარეობის მეშვეობით.
გაგრილების პროცესები; უზრუნველყოს უწყვეტი ხელოვნების, გაგრილების decomp. in-in (სხეულები) მათგან სითბოს მოხსნით. ბუნებრივი ცივი წყლით ან ჰაერით გაგრილება საშუალებას გაძლევთ გაგრილდეთ გამაგრილებელი საშუალების ტემპერატურამდე და არ საჭიროებს ენერგიის მიწოდებას. დაბალ ტემპერატურამდე გაგრილება ხელოვნებაში ხდება. ცივი გარემო, რომლის შექმნა მოიხმარს მექან., თერმულ ან ქიმიურ. ენერგია
მყარი ნივთიერებების დამუშავებასთან დაკავშირებული მექანიკური პროცესები;
ქიმიური პროცესები, რომლებიც დაკავშირებულია დამუშავებული მასალების ქიმიურ გარდაქმნებთან.
პროცესები დაყოფილიასევე:
პერიოდული,
უწყვეტი,
კომბინირებული.
პარტიული პროცესიიგი ხასიათდება იმ ადგილის ერთიანობით, სადაც ხდება მისი ცალკეული ეტაპები და დროში არასტაბილური მდგომარეობით. პერიოდული პროცესები ტარდება პერიოდული მოქმედების მოწყობილობებში, საიდანაც გარკვეული ინტერვალებით ხდება საბოლოო პროდუქტის მთლიანად ან ნაწილობრივ გადმოტვირთვა. აპარატის გადმოტვირთვის შემდეგ მასში იტვირთება ნედლეულის ახალი პარტია და კვლავ მეორდება წარმოების ციკლი. პერიოდული პროცესის არასტაბილური მდგომარეობის გამო დამუშავებული მასალის მასის ნებისმიერ წერტილში ან აპარატის რომელიმე მონაკვეთში, ინდივიდუალური ფიზიკური რაოდენობა ან პარამეტრები (მაგალითად, ტემპერატურა, წნევა, კონცენტრაცია, სითბოს მოცულობა, სიჩქარე და ა.შ. ) პროცესის დამახასიათებელი და გადამუშავებული ნივთიერებების მდგომარეობა იცვლება პროცესის დროს.
უწყვეტი პროცესიახასიათებს მისი ყველა ეტაპის მსვლელობის დროის ერთიანობით, სტაბილური მდგომარეობით და საბოლოო პროდუქტის უწყვეტი შერჩევით. უწყვეტი პროცესები ტარდება უწყვეტ მოწყობილობებში. დამუშავებული მასალის მასის ნებისმიერ წერტილში ან მუდმივად მოქმედი აპარატის ნებისმიერ მონაკვეთში სტაბილური მდგომარეობის გამო, ფიზიკური რაოდენობა ან პარამეტრები პრაქტიკულად უცვლელი რჩება მთელი პროცესის განმავლობაში.
კომბინირებული პროცესიარის ან უწყვეტი პროცესი, რომლის ცალკეული ეტაპები ტარდება პერიოდულად, ან ისეთი პერიოდული პროცესი, რომლის ერთი ან რამდენიმე ეტაპი უწყვეტად მიმდინარეობს. უწყვეტი პროცესებიაქვს არაერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა პერიოდულ და კომბინირებულთან შედარებით. ეს სარგებელი ძირითადად მოიცავს:
სრული მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის შესაძლებლობა, რაც ამცირებს ხელით შრომის გამოყენებას მინიმუმამდე;
მიღებული პროდუქციის ერთგვაროვნება და მათი ხარისხის გაუმჯობესების შესაძლებლობა;
პროცესის განსახორციელებლად საჭირო აღჭურვილობის კომპაქტურობა, რაც ამცირებს როგორც კაპიტალურ ხარჯებს, ასევე სარემონტო ხარჯებს.
ამიტომ, ამჟამად, ტექნოლოგიის ყველა დარგში, ისინი ცდილობენ პერიოდულიდან გადასვლას უწყვეტი წარმოების პროცესები.
26. პირველადი დასახლების ავზების ტექნოლოგიური გაანგარიშების განზოგადებული მეთოდი მოიცავს სტანდარტული სტრუქტურების ტიპისა და საჭირო რაოდენობის არჩევას, რომლებიც უზრუნველყოფენ საჭირო დაზუსტების ეფექტს.
Ბევრნი არიან ჰორიზონტალური დასახლების ავზების ტექნოლოგიური გაანგარიშების მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ემპირიულ დამოკიდებულებებს და ექსპერიმენტულად მიღებულ კოეფიციენტებს. ეს ფორმულები ემყარება ურთიერთობას ჩამდინარე წყლების გამწმენდის სასურველი ეფექტის მისაღებად საჭირო დალექვის დროსა და იმ ნაწილაკების დაბინძურების (გამოჩენის) სიჩქარეს შორის, რომლებიც უნდა იყოს შენახული წყალსატევში.
დიდი რაოდენობით ამ მიზნით შემოთავაზებულ გაანგარიშების ფორმულებში მხოლოდ ის არის პროგრესირებადი, რაც საშუალებას იძლევა მაქსიმალურად გავითვალისწინოთ დეპონირების ფაქტობრივი პირობები და კავშირი ძირითად გაანგარიშების პარამეტრებს შორის. ამ მოთხოვნას აკმაყოფილებენ ფორმულები, რომლებიც აკავშირებენ ჩამდინარე წყლების გამწმენდის სასურველი ეფექტის მისაღებად საჭირო დალექვის დროს და იმ ნაწილაკების დალექვის სიჩქარეს, რომლებიც უნდა იყოს შენახული წყალსატევში.
დიდი რაოდენობით დანალექი ავზების ტექნოლოგიური გაანგარიშების მეთოდებიდა ამ მიზნით შემოთავაზებული გაანგარიშების ფორმულები, მხოლოდ ის არის პროგრესირებადი, რაც საშუალებას იძლევა მაქსიმალურად გავითვალისწინოთ დეპონირების ფაქტობრივი პირობები და კავშირი ძირითად გაანგარიშების პარამეტრებს შორის. ამ მოთხოვნას აკმაყოფილებენ ფორმულები, რომლებიც აკავშირებენ ჩამდინარე წყლების გამწმენდის სასურველი ეფექტის მისაღებად საჭირო დალექვის დროს და იმ ნაწილაკების ჰიდრავლიკურ ზომას, რომლებიც უნდა იყოს შენახული წყალსატევში.
27. პირველ მიახლოებაში ტემპერატურის ზემოქმედება რეაქციის სიჩქარეზე განისაზღვრება ვან ჰოფის წესით.ტემპერატურულ დიაპაზონში 0°C-დან 100°C-მდე, ტემპერატურის მატებით ყოველ 10 გრადუსზე, სიჩქარე ქიმიური რეაქცია იზრდება 2-4 ჯერ:
ვანტ ჰოფის წესი- ემპირიული წესი, რომელიც საშუალებას იძლევა, როგორც პირველი მიახლოება, შეფასდეს ტემპერატურის გავლენა ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე მცირე ტემპერატურის დიაპაზონში (ჩვეულებრივ 0 °C-დან 100 °C-მდე). J. H. van't Hoff-მა მრავალი ექსპერიმენტის საფუძველზე ჩამოაყალიბა შემდეგი წესი:
განტოლება, რომელიც აღწერს ამ წესს, შემდეგია:
სად არის რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურაზე, არის რეაქციის სიჩქარე ტემპერატურაზე, არის რეაქციის ტემპერატურული კოეფიციენტი (თუ ის უდრის 2-ს, მაგალითად, მაშინ რეაქციის სიჩქარე გაიზრდება 2-ჯერ ტემპერატურის გაზრდით 10 გრადუსით ).
უნდა გვახსოვდეს, რომ van't Hoff-ის წესი გამოიყენება მხოლოდ 60-120 კჯ/მოლ აქტივაციის ენერგიის მქონე რეაქციებზე 10-400 o C ტემპერატურულ დიაპაზონში. Van't Hoff-ის წესი ასევე არ ემორჩილება რეაქციებს. მოცულობითი მოლეკულები მონაწილეობენ, მაგალითად, ცილები ბიოლოგიურ სისტემებში. რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურაზე დამოკიდებულება უფრო სწორად არის აღწერილი არენიუსის განტოლებით. ადგენს ქიმიური რეაქციის სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულებას ტემპერატურაზე.შეჯახების მარტივი მოდელის მიხედვით ქიმიური რეაქცია ორ საწყის ნივთიერებას შორის შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ამ ნივთიერებების მოლეკულების შეჯახების შედეგად. მაგრამ ყოველი შეჯახება არ იწვევს ქიმიურ რეაქციას. აუცილებელია გარკვეული ენერგეტიკული ბარიერის გადალახვა, რათა მოლეკულებმა დაიწყონ ერთმანეთთან რეაქცია. ანუ მოლეკულებს უნდა ჰქონდეთ გარკვეული მინიმალური ენერგია (აქტივაციის ენერგია), რათა გადალახონ ეს ბარიერი. ბოლცმანის განაწილება მოლეკულების კინეტიკური ენერგიისთვის ცნობილია, რომ ენერგიის მქონე მოლეკულების რაოდენობა პროპორციულია 
. შედეგად, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე წარმოდგენილია განტოლებით, რომელიც მიღებულია შვედი ქიმიკოსის სვანტე არენიუსის მიერ თერმოდინამიკური მოსაზრებებიდან:
აქ ახასიათებს რეაქციაში მყოფი მოლეკულების შეჯახების სიხშირე, არის უნივერსალური აირის მუდმივი.
ექსტრაქცია(ლათ. ექსტრაჰო - ამონაწერი) - ნივთიერების ამოღების მეთოდი ხსნარიდან ან მშრალი ნარევიდან შესაფერისი გამხსნელის გამოყენებით ( ექსტრაქტორი). ხსნარიდან გამოსაყვანად გამოიყენება გამხსნელები, რომლებიც არ ერწყმის ამ ხსნარს, მაგრამ რომლებშიც ნივთიერება იხსნება უკეთესად, ვიდრე პირველ გამხსნელში.
მოპოვება შეიძლება იყოს ერთჯერადი (ერთჯერადი ან მრავალჯერადი) ან უწყვეტი ( პერკოლაცია).
ხსნარიდან ამოღების უმარტივესი მეთოდია ერთჯერადი ან მრავალჯერადი გამორეცხვა ექსტრაქტორით გამყოფ ძაბრში.გამყოფი ძაბრი არის ჭურჭელი საცობით და ონკანით ქვედა თხევადი ფენის გასადინებლად. უწყვეტი ექსტრაქციისთვის გამოიყენება სპეციალური მოწყობილობები - ექსტრაქტორები, ან პერკოლატორები.
მშრალი პროდუქტებიდან ლაბორატორიებში ინდივიდუალური ნივთიერების ან სპეციფიკური ნარევის (ექსტრაქტის) ამოსაღებად ფართოდ გამოიყენება სოქსლეტის უწყვეტი ექსტრაქცია.
ქიმიური სინთეზის ლაბორატორიულ პრაქტიკაში ექსტრაქცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეაქციული ნარევიდან სუფთა ნივთიერების იზოლირებისთვის ან სინთეზის დროს რეაქციის ნარევიდან ერთ-ერთი რეაქციის პროდუქტის განუწყვეტლივ ამოსაღებად.
ექსტრაქცია გამოიყენება ქიმიურ, ნავთობგადამამუშავებელ, კვების, მეტალურგიულ, ფარმაცევტულ და სხვა მრეწველობაში, ანალიტიკურ ქიმიაში და ქიმიურ სინთეზში.
29. ტექნოლოგიური პროცესი- ეს არის წარმოების პროცესის ნაწილი, რომელიც შეიცავს მიზანმიმართულ მოქმედებებს შრომის ობიექტის მდგომარეობის შეცვლისა და (ან) განსაზღვრისათვის. შრომის ობიექტებში შედის ბლანკები და პროდუქტები.
ნივთიერებების ქიმიური თვისებები ვლინდება სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში.
ნივთიერებების გარდაქმნები, რომლებსაც თან ახლავს მათი შემადგენლობის და (ან) სტრუქტურის ცვლილება, ე.წ ქიმიური რეაქციები. ხშირად გვხვდება შემდეგი განმარტება: ქიმიური რეაქციასაწყისი ნივთიერებების (რეაგენტების) საბოლოო ნივთიერებებად (პროდუქტებად) გარდაქმნის პროცესს ე.წ.
ქიმიური რეაქციები იწერება ქიმიური განტოლებებისა და სქემების გამოყენებით, რომლებიც შეიცავს საწყისი მასალების და რეაქციის პროდუქტების ფორმულებს. ქიმიურ განტოლებებში, სქემებისგან განსხვავებით, თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა ერთნაირია მარცხენა და მარჯვენა მხარეს, რაც ასახავს მასის შენარჩუნების კანონს.
განტოლების მარცხენა მხარეს იწერება საწყისი ნივთიერებების (რეაგენტების) ფორმულები, მარჯვენა მხარეს - ქიმიური რეაქციის შედეგად მიღებული ნივთიერებები (რეაქციის პროდუქტები, საბოლოო ნივთიერებები). მარცხენა და მარჯვენა გვერდების დამაკავშირებელი თანაბარი ნიშანი მიუთითებს, რომ რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების ატომების საერთო რაოდენობა მუდმივი რჩება. ეს მიიღწევა ფორმულების წინ მთელი სტოიქიომეტრიული კოეფიციენტების განთავსებით, რაც აჩვენებს რაოდენობრივ თანაფარდობას რეაგენტებსა და რეაქციის პროდუქტებს შორის.
ქიმიური განტოლებები შეიძლება შეიცავდეს დამატებით ინფორმაციას რეაქციის მახასიათებლების შესახებ. თუ ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს გარე გავლენის (ტემპერატურა, წნევა, გამოსხივება და ა.შ.) გავლენის ქვეშ, ეს მითითებულია შესაბამისი სიმბოლოთი, როგორც წესი, ტოლობის ნიშნის ზემოთ (ან „ქვემოთ“).
ქიმიური რეაქციების დიდი რაოდენობა შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ტიპის რეაქციად, რომლებიც ხასიათდება კარგად განსაზღვრული მახასიათებლებით.
როგორც კლასიფიკაციის მახასიათებლებიშეიძლება შეირჩეს შემდეგი:
1. საწყისი მასალების და რეაქციის პროდუქტების რაოდენობა და შემადგენლობა.
2. რეაგენტებისა და რეაქციის პროდუქტების აგრეგატული მდგომარეობა.
3. ფაზების რაოდენობა, რომელშიც არიან რეაქციის მონაწილეები.
4. გადატანილი ნაწილაკების ბუნება.
5. რეაქციის განვითარების შესაძლებლობა წინა და საპირისპირო მიმართულებით.
6. თერმული ეფექტის ნიშანი ყველა რეაქციას ჰყოფს: ეგზოთერმულიეგზოეფექტით მიმდინარე რეაქციები - ენერგიის გამოყოფა სითბოს სახით (Q> 0, ∆H<0):
C + O 2 \u003d CO 2 + Q
და ენდოთერმულირეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს ენდო ეფექტით - ენერგიის შთანთქმა სითბოს სახით (Q<0, ∆H >0):
N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.
ასეთი რეაქციებია თერმოქიმიური.
მოდით განვიხილოთ უფრო დეტალურად თითოეული ტიპის რეაქცია.
კლასიფიკაცია რეაგენტებისა და საბოლოო ნივთიერებების რაოდენობისა და შემადგენლობის მიხედვით
1. შეერთების რეაქციები
შედარებით მარტივი შემადგენლობის რამდენიმე რეაქტიული ნივთიერებისგან ნაერთის რეაქციებში მიიღება უფრო რთული შემადგენლობის ერთი ნივთიერება:
როგორც წესი, ამ რეაქციებს თან ახლავს სითბოს გამოყოფა, ე.ი. გამოიწვიოს უფრო სტაბილური და ნაკლებად ენერგიით მდიდარი ნაერთების წარმოქმნა.
მარტივი ნივთიერებების კომბინაციის რეაქციები ყოველთვის რედოქსული ხასიათისაა. შეერთების რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება რთულ ნივთიერებებს შორის, შეიძლება მოხდეს როგორც ვალენტობის ცვლილების გარეშე:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,
და კლასიფიცირდება როგორც რედოქსი:
2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3.
2. დაშლის რეაქციები
დაშლის რეაქციები იწვევს ერთი რთული ნივთიერებიდან რამდენიმე ნაერთის წარმოქმნას:
A = B + C + D.
რთული ნივთიერების დაშლის პროდუქტები შეიძლება იყოს როგორც მარტივი, ასევე რთული ნივთიერებები.
დაშლის რეაქციებიდან, რომლებიც ხდება ვალენტურობის მდგომარეობების შეცვლის გარეშე, უნდა აღინიშნოს კრისტალური ჰიდრატების, ფუძეების, მჟავების და ჟანგბადის შემცველი მჟავების მარილების დაშლა:
| ტ ო | ||
| 4HNO 3 | = | 2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
განსაკუთრებით დამახასიათებელია აზოტის მჟავას მარილების დაშლის რედოქსული რეაქციები.
ორგანულ ქიმიაში დაშლის რეაქციებს კრეკინგი ეწოდება:
C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,
ან დეჰიდროგენაცია
C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.
3. ჩანაცვლების რეაქციები
ჩანაცვლების რეაქციებში, ჩვეულებრივ, მარტივი ნივთიერება ურთიერთქმედებს რთულთან, წარმოქმნის მეორე მარტივ და მეორე რთულ ნივთიერებას:
A + BC = AB + C.
ეს რეაქციები აბსოლუტური უმრავლესობა მიეკუთვნება რედოქს რეაქციებს:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.
ჩანაცვლებითი რეაქციების მაგალითები, რომლებსაც არ ახლავს ატომების ვალენტური მდგომარეობის ცვლილება, ძალიან ცოტაა. უნდა აღინიშნოს სილიციუმის დიოქსიდის რეაქცია ჟანგბადის შემცველი მჟავების მარილებთან, რომლებიც შეესაბამება აირისებრ ან აქროლად ანჰიდრიდებს:
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,
ზოგჯერ ეს რეაქციები განიხილება, როგორც გაცვლითი რეაქციები:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.
4. გაცვლითი რეაქციები
გაცვლითი რეაქციებირეაქცია ორ ნაერთს შორის, რომლებიც ცვლის მათ შემადგენელ კომპონენტებს, ეწოდება:
AB + CD = AD + CB.
თუ რედოქს პროცესები ხდება ჩანაცვლებითი რეაქციების დროს, მაშინ გაცვლითი რეაქციები ყოველთვის ხდება ატომების ვალენტური მდგომარეობის შეცვლის გარეშე. ეს არის რეაქციების ყველაზე გავრცელებული ჯგუფი რთულ ნივთიერებებს - ოქსიდებს, ფუძეებს, მჟავებსა და მარილებს შორის:
ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,
CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 + ZNaCl.
ამ გაცვლითი რეაქციების განსაკუთრებული შემთხვევაა ნეიტრალიზაციის რეაქციები:
Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.
როგორც წესი, ეს რეაქციები ემორჩილება ქიმიური წონასწორობის კანონებს და მიმდინარეობს იმ მიმართულებით, სადაც სულ მცირე ერთი ნივთიერება ამოღებულია რეაქციის სფეროდან აირისებრი, აქროლადი ნივთიერების, ნალექის ან დაბალი დისოციაციის (ხსნარებისთვის) ნაერთის სახით:
NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,
Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,
CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.
5. გადაცემის რეაქციები.
გადაცემის რეაქციების დროს ატომი ან ატომების ჯგუფი გადადის ერთი სტრუქტურული ერთეულიდან მეორეზე:
AB + BC \u003d A + B 2 C,
A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.
Მაგალითად:
2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,
H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.
რეაქციების კლასიფიკაცია ფაზის მახასიათებლების მიხედვით
რეაქტიული ნივთიერებების აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ შემდეგ რეაქციებს:
1. გაზის რეაქციები
| H 2 + Cl 2 | 2HCl. |
2. რეაქციები ხსნარებში
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)
3. რეაქცია მყარ სხეულებს შორის
| ტ ო | ||
| CaO (ტელევიზორი) + SiO 2 (ტელევიზორი) | = | CaSiO 3 (ტელევიზორი) |
რეაქციების კლასიფიკაცია ფაზების რაოდენობის მიხედვით.
ფაზა გაგებულია, როგორც სისტემის ერთგვაროვანი ნაწილების ერთობლიობა იგივე ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით და ერთმანეთისგან გამოყოფილი ინტერფეისით.
ამ თვალსაზრისით, რეაქციების მთელი მრავალფეროვნება შეიძლება დაიყოს ორ კლასად:
1. ჰომოგენური (ერთფაზიანი) რეაქციები.ეს მოიცავს გაზურ ფაზაში მიმდინარე რეაქციებს და ხსნარებში წარმოქმნილ უამრავ რეაქციას.
2. ჰეტეროგენული (მრავალფაზური) რეაქციები.ეს მოიცავს რეაქციებს, რომლებშიც რეაქციის პროდუქტები და რეაქციის პროდუქტები სხვადასხვა ფაზაშია. Მაგალითად:
გაზ-თხევადი ფაზის რეაქციები
CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).
აირის-მყარ ფაზის რეაქციები
CO 2 (გ) + CaO (ტელევიზორი) \u003d CaCO 3 (ტელევიზორი).
თხევადი-მყარი ფაზის რეაქციები
Na 2 SO 4 (ხსნარი) + BaCl 3 (ხსნარი) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).
თხევადი-გაზი-მყარი ფაზის რეაქციები
Ca (HCO 3) 2 (ხსნარი) + H 2 SO 4 (ხსნარი) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.
რეაქციების კლასიფიკაცია გადატანილი ნაწილაკების ტიპის მიხედვით
1. პროტოლიზური რეაქციები.
რომ პროტოლიზური რეაქციებიმოიცავს ქიმიურ პროცესებს, რომელთა არსი არის პროტონის გადატანა ერთი რეაქტანტიდან მეორეზე.
ეს კლასიფიკაცია ეფუძნება მჟავებისა და ფუძეების პროტოლიზურ თეორიას, რომლის მიხედვითაც მჟავა არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომელიც აძლევს პროტონს, ხოლო ფუძე არის ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია მიიღოს პროტონი, მაგალითად:
პროტოლიზური რეაქციები მოიცავს ნეიტრალიზაციის და ჰიდროლიზის რეაქციებს.
2. რედოქსის რეაქციები.
ეს მოიცავს რეაქციებს, რომლებშიც რეაქტორები ცვლიან ელექტრონებს, ხოლო ცვლის ელემენტების ატომების ჟანგვის მდგომარეობას, რომლებიც ქმნიან რეაგენტებს. Მაგალითად:
Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,
FeS 2 + 8HNO 3 (კონს.) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,
ქიმიური რეაქციების აბსოლუტური უმრავლესობა რედოქსია, ისინი ასრულებენ უაღრესად მნიშვნელოვან როლს.
3. ლიგანდის გაცვლის რეაქციები.
ეს მოიცავს რეაქციებს, რომლის დროსაც ელექტრონული წყვილი გადადის კოვალენტური ბმის წარმოქმნით დონორ-მიმღები მექანიზმით. Მაგალითად:
Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,
Fe + 5CO =,
Al(OH) 3 + NaOH = .
ლიგანდის გაცვლის რეაქციების დამახასიათებელი თვისებაა ის, რომ ახალი ნაერთების წარმოქმნა, რომელსაც კომპლექსური ეწოდება, ხდება ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილების გარეშე.
4. ატომურ-მოლეკულური გაცვლის რეაქციები.
ამ ტიპის რეაქციები მოიცავს ორგანულ ქიმიაში შესწავლილ ბევრ შემცვლელ რეაქციას, რომლებიც მიმდინარეობს რადიკალური, ელექტროფილური ან ნუკლეოფილური მექანიზმის მიხედვით.
შექცევადი და შეუქცევადი ქიმიური რეაქციები
შექცევადია ისეთი ქიმიური პროცესები, რომელთა პროდუქტებს შეუძლიათ რეაგირება მოახდინონ ერთმანეთთან იმავე პირობებში, რომლებშიც ისინი მიიღება, საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნით.
შექცევადი რეაქციებისთვის, განტოლება ჩვეულებრივ იწერება შემდეგნაირად:
ორი საპირისპირო მიმართული ისარი მიუთითებს, რომ ერთსა და იმავე პირობებში, როგორც წინა, ასევე საპირისპირო რეაქცია ერთდროულად მიმდინარეობს, მაგალითად:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.
შეუქცევადია ისეთი ქიმიური პროცესები, რომელთა პროდუქტებს არ შეუძლიათ ურთიერთქმედება სასტარტო ნივთიერებების წარმოქმნით. შეუქცევადი რეაქციების მაგალითებია ბერტოლეს მარილის დაშლა გაცხელებისას:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,
ან გლუკოზის დაჟანგვა ატმოსფერული ჟანგბადით:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.
